KR101251692B1 - Spark plug for variable compression rate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축비 가변형 스파크 플러그에 관한 것으로, 엔진의 연소실을 향하도록 실린더블록에 장착되는 스파크 플러그에서 중심 전극과 접지 전극사이의 빈 공간을 메우거나 빈 공간 그 자체를 활용하여 연소실의 용적을 가변시켜 압축비를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 구조가 간단하여 용이하면서 저렴하게 구성할 수 있고, 엔진의 운전 영역에 따라 연비 향상과 노킹 방지를 동시에 추구할 수 있도록 중심 전극을 감싸는 애자와 실린더블록에 장착되는 접지 전극의 나사부 사이에 엔진의 연소실과 연통하는 빈 공간이 형성되고, 상기 빈 공간을 메우거나 확장시키는 피스톤이 스프링과 오일압력에 의해 이동되게 설치된 구조로 이루어진다.The present invention relates to a variable compression plug of the compression ratio, and to fill the empty space between the center electrode and the ground electrode in the spark plug mounted to the cylinder block to face the combustion chamber of the engine, or to vary the volume of the combustion chamber by utilizing the empty space itself By easily adjusting the compression ratio, the structure is simple and can be configured easily and inexpensively, and is mounted on the insulator and cylinder block surrounding the center electrode to simultaneously improve fuel efficiency and prevent knocking according to the operating area of the engine. An empty space communicating with the combustion chamber of the engine is formed between the screw portions of the ground electrode, and a piston for filling or expanding the empty space is installed to be moved by a spring and oil pressure.

스파크 플러그, 피스톤, 스프링, 오일챔버 Spark Plug, Piston, Spring, Oil Chamber

Description

압축비 가변형 스파크 플러그{Spark plug for variable compression rate}Spark plug for variable compression rate

본 발명은 가변 압축비용 스파크 플러그에 관한 것으로, 특히 중심 전극과 접지 나사부 사이의 빈 공간을 이용하여 연소실의 압축비를 가변시켜 저부하에서 연비향상과 고부하에서의 노킹을 방지할 수 있도록 한 압축비 가변형 스파크 플러그에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable compression cost spark plug, and in particular, a compression ratio variable spark capable of preventing fuel efficiency improvement at high load and knocking at high load by varying the compression ratio of the combustion chamber by using an empty space between the center electrode and the ground screw. It is about a plug.

종래 차량의 압축비 가변 시스템은 실린더 보어와 크랭크 케이스와의 수평 이동에 의해 피스톤 중심과 크랭크 중심의 오프셋 량을 변경시키게 되어 있지만, 이러한 방안에서는 엔진이 저속 혹은 중속으로 운전될 경우에 마찰 감소로 연비를 상승시키는 효과가 있는 반면에 피스톤의 속도가 빨라지는 엔진의 고속 운전 영역에서는 오히려 마찰 증가로 그 효과가 반감되는 결점이 있었다.Conventional vehicle compression ratio variable system changes the offset amount of piston center and crank center by horizontal movement between cylinder bore and crankcase, but in this way, fuel efficiency is reduced by friction reduction when the engine is operated at low or medium speed. On the other hand, there was a drawback of increasing the friction and halving the effect in the high-speed driving region of the engine where the piston speed is increased.

또한 시스템의 구성이 복잡해져 차량의 중량 및 원가 상승을 초래한다는 결점이 있었다.In addition, there is a drawback that the configuration of the system is complicated, resulting in an increase in the weight and cost of the vehicle.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 연소실을 향 하도록 실린더블록에 장착되는 스파크 플러그에서 중심 전극과 접지 전극사이의 빈 공간을 메우거나 빈 공간 그 자체를 활용하여 연소실의 용적을 가변시켜 압축비를 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 구조가 간단하여 용이하면서 저렴하게 구성할 수 있고, 엔진의 운전 영역에 따라 연비 향상과 노킹 방지를 동시에 추구할 수 있도록 한 압축비 가변형 스파크 플러그를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, the volume of the combustion chamber by filling the empty space between the center electrode and the ground electrode in the spark plug mounted to the cylinder block to face the combustion chamber of the engine or by utilizing the empty space itself. By adjusting the compression ratio to easily adjust the compression ratio, the structure is simple and can be configured easily and inexpensively, and to provide a compression ratio variable spark plug that can simultaneously seek fuel efficiency improvement and prevention of knocking according to the engine operating area. The purpose is.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중심 전극을 감싸는 애자와 실린더블록에 장착되는 접지 전극의 나사부 사이에 엔진의 연소실과 연통하는 빈 공간이 형성되고, 상기 빈 공간을 메우거나 확장시키는 피스톤이 스프링과 오일압력에 의해 이동되게 설치된 구조로 이루어진다.According to the present invention for achieving the above object, a hollow space communicating with the combustion chamber of the engine is formed between the insulator surrounding the center electrode and the threaded portion of the ground electrode mounted on the cylinder block, the piston to fill or expand the empty space It is composed of a structure installed to be moved by the spring and oil pressure.

바람직하기로는 상기 나사부가 형성된 스파크 플러그 하우징의 내부에는 상기 피스톤이 이동가능하게 삽입되고, 상기 피스톤의 외주면과 상기 하우징 내주면 사이에 상기 피스톤에 상기 오일압력을 가하는 오일챔버가 형성된 것을 특징으로 한다.Preferably, the piston is movably inserted into the spark plug housing in which the threaded portion is formed, and an oil chamber is formed between the outer circumference of the piston and the inner circumference of the housing to apply the oil pressure to the piston.

상기 피스톤의 상부에 스프링시트가 일체로 형성되어 상기 스프링이 안착되고, 상기 스프링시트에는 하방으로 돌출한 스톱퍼가 일체로 형성되며, 상기 스톱퍼가 닿아서 상기 피스톤의 하강 운동을 저지하는 스톱퍼면이 상기 하우징의 내부에 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.The spring seat is integrally formed on the upper part of the piston, and the spring is seated. The stopper protruding downward is integrally formed, and the stopper surface which stops the downward movement of the piston is reached by the stopper. It is characterized in that it is formed to protrude inside the housing.

상기 오일챔버에는 오일을 공급하거나 드레인시키는 오일공급/드레인수단과, 차속과 노크 여부 및 엔진의 부하를 감지하여 상기 오일공급/드레인수단을 제어하 는 제어수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.The oil chamber may further include oil supply / drain means for supplying or draining oil, and control means for controlling the oil supply / drain means by sensing a vehicle speed and knock and an engine load.

본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그에 의하면, 엔진의 부하와 차속 및 노킹의 발생 여부에 따라 엔진이 저부하 운전 중일 때에는 스파크 플러그의 중심 전극과 접지 전극사이의 빈 공간을 피스톤으로 메워서 엔진이 고압축비로 운전되게 함으로써 연비의 향상을 도모할 수 있고, 엔진이 고부하로 운전될 때에는 상기 피스톤을 후퇴시켜 상기 빈 공간을 연소실로 확장시킴으로써 엔진이 저압축비로 운전되게 하여 노킹을 효과적으로 방지할 수 있고, 구조가 간단하여 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있는 등의 효과가 있다. According to the compression ratio variable spark plug according to the present invention, when the engine is under low load operation according to the load of the engine, vehicle speed, and knocking, the piston is filled with an empty space between the center electrode and the ground electrode of the spark plug so that the engine is compressed. It is possible to improve fuel economy by operating in rain, and when the engine is operated under high load, retract the piston and expand the empty space into the combustion chamber so that the engine can be operated at a low compression ratio, thereby effectively preventing knocking, and the structure It is effective to reduce the weight and cost of the vehicle is simple.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그의 단면도로서 엔진이 저부하로 운전될 때의 상태가 도시되어 있는 바, 즉 스파크 플러그(1)는 실린더블록에 나사로 체결되는 접지 전극(2)과, 이 접지 전극과 소정 갭을 두고서 배치된 중심 전극(3)을 구비하고 있고, 상기 접지 전극(2)을 실린더블록에 장착하기 위해 구비된 나사부(2a)의 내주면과 상기 중심 전극(3)을 감싸는 애자(3a)와의 사이에 소정 용량의 빈 공간(4)이 형성되어, 이 빈 공간(4)이 엔진의 부하에 따라 보조 연소실로 활용되게 된다.1 is a cross-sectional view of a compression ratio variable spark plug according to the present invention, which shows a state when the engine is operated at a low load, that is, the spark plug 1 has a ground electrode 2 screwed to a cylinder block; And a center electrode 3 arranged with a predetermined gap between the ground electrode and surrounding the inner circumferential surface of the screw portion 2a provided for mounting the ground electrode 2 to the cylinder block and the center electrode 3. An empty space 4 having a predetermined capacity is formed between the insulator 3a so that the empty space 4 is utilized as an auxiliary combustion chamber according to the load of the engine.

상기 빈 공간(4)에는 피스톤(5)이 상하로 이동가능하게 설치되어, 상기 빈 공간을 메우거나 확장시키게 되고, 상기 피스톤(5)의 상부에는 스프링(6)이 내장되 어서 상기 피스톤(5)을 항상 하방으로 눌러서 상기 빈 공간을 메워주는 역할을 하게 된다.In the empty space 4, the piston 5 is installed to be movable up and down, to fill or expand the empty space, and a spring 6 is built in the upper part of the piston 5 so that the piston 5 ) Is always pressed downwards to fill the empty space.

상기 피스톤(5)의 상부에는 상기 스프링(6)의 일단이 안착되도록 스프링시트(5a)가 일체로 확장되게 형성되고, 상기 스프링(6)의 타단은 스파크 플러그의 하우징(1a)의 내부에 삽입되어 안착된다.The upper portion of the piston (5) is formed so that the spring seat (5a) is integrally extended so that one end of the spring (6) is seated, the other end of the spring (6) is inserted into the housing (1a) of the spark plug It is settled down.

상기 스프링시트(5a)에는 스톱퍼(5b)가 하방으로 돌출하도록 일체로 형성되고, 상기 스톱퍼(5b)가 맞닿아서 피스톤(5)의 하강 운동이 저지되게 하는 스톱퍼면(1b)이 상기 나사부(2a)의 끝면에 형성되게 된다.The stopper surface 5b is integrally formed with the stopper 5b so as to protrude downward, and the stopper surface 1b which the stopper 5b abuts to prevent the downward movement of the piston 5 is prevented from the screw portion ( It is formed on the end surface of 2a).

또한 상기 하우징(1a)의 내부에는 하우징(1a)의 내주면과 상기 피스톤(5)의 외주면 및 상기 스톱퍼면과의 사이에 소정 크기의 빈 공간이 형성되면서 이 빈 공간이 오일챔버(7)의 역할을 하게 되고, 상기 오일챔버(7)에는 오일의 유출입구가 형성되면서 상기 오일챔버로 오일을 공급하거나 드레인시키는 별도의 오일공급/드레인수단이 상기 오일챔버와 연결된다.In addition, an empty space having a predetermined size is formed inside the housing 1a between the inner circumferential surface of the housing 1a, the outer circumferential surface of the piston 5 and the stopper surface, and this empty space serves as the oil chamber 7. The oil chamber 7 is connected to the oil chamber by a separate oil supply / drain means for supplying or draining oil to the oil chamber while an oil outlet 7 is formed.

상기 오일공급/드레인수단을 제어하기 위해 별도의 제어수단이 오일공급/드레인수단과 접속되고, 상기 제어수단에는 차속센서와 노크센서가 그 입력단에 접속되어 상기 제어수단이 차속과 노크 발생 여부를 실시간으로 검출할 뿐만 아니라 엔진의 부하도 감지하게 된다.In order to control the oil supply / drain means, a separate control means is connected to the oil supply / drain means, and the control means has a vehicle speed sensor and a knock sensor connected to its input terminal so that the control means can determine whether the vehicle speed and knock occur in real time. In addition to detecting the load, the engine load is also detected.

이에 따라 엔진이 고부하로 운전될 때에는 노킹을 방지하는 것이 바람직한 데, 상기 제어수단이 적절한 제어신호를 상기 오일공급/드레인수단에 인가하여 상기 오일챔버(7)에 도 1에 도시한 바와 같이 오일이 공급되게 하면, 상기 오일챔버 내의 오일의 압력에 의해 상기 피스톤(5)이 위로 상승하면서 상기 스프링(6)을 압축시키고, 이로 인해 상기 빈 공간(4)은 피스톤(5)의 후퇴량만큼 그 용적이 확장되게 되며, 이렇게 확장된 빈 공간은 엔진의 보조 연소실 역할을 하게 됨으로써, 엔진이 저압축비 모드로 운전되어 노킹을 효과적으로 방지하게 되는 것이다.Accordingly, it is preferable to prevent knocking when the engine is driven at a high load, and the control means applies an appropriate control signal to the oil supply / drain means so that the oil chamber 7 has oil as shown in FIG. 1. When supplied, the pressure of the oil in the oil chamber causes the piston 5 to rise up to compress the spring 6, thereby causing the void 4 to be as large as the retracting amount of the piston 5. The expanded empty space serves as an auxiliary combustion chamber of the engine, so that the engine is operated in a low compression ratio mode to effectively prevent knocking.

한편 도 2에는 엔진이 고압축비 모드로 운전될 때의 스파크 플러그의 단면이 도시되어 있는 바, 즉 엔진이 저부하로 운전될 때에는 압축비를 높게 하여 연비의 향상을 도모하는 것이 바람직한 바, 상기 제어수단이 엔진의 저부하 운전을 감지하게 되면, 상기 오일공급/드레인수단에 제어신호를 인가하여 상기 오일챔버(7)내의 오일이 외부로 드레인되게 하고, 상기와 같이 오일이 드레인되면 오일챔버내의 오입압력이 낮아져서 상기 피스톤은 스프링의 탄성력에 의해 하강하게 된다.On the other hand, Fig. 2 shows the cross section of the spark plug when the engine is operated in the high compression ratio mode, i.e., it is desirable to improve the fuel efficiency by increasing the compression ratio when the engine is operated at low load. When the low load operation of the engine is detected, a control signal is applied to the oil supply / drain means so that the oil in the oil chamber 7 is drained to the outside, and the oil pressure in the oil chamber is drained when the oil is drained as described above. This lowers the piston to be lowered by the elastic force of the spring.

상기 피스톤이 하강운동을 하는 과정에 피스톤(5)의 스톱퍼(5b)가 스톱퍼면(1b)에 닿게 되면 피스톤의 하강운동이 저지되고, 상기 피스톤(5)이 하강하면서 상기 빈 공간(4)을 메워주게 되어, 보조 연소실이 소멸되게 됨으로써, 엔진이 고압축비로 운전되면서 연비를 향상시키게 되는 것이다.When the stopper 5b of the piston 5 touches the stopper surface 1b while the piston moves downward, the lowering movement of the piston is prevented, and the piston 5 descends, thereby closing the empty space 4. By filling up, the auxiliary combustion chamber is extinguished, thereby improving fuel economy while the engine is operated at a high compression ratio.

도 1은 본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그가 엔진의 고부하 운전 영역에서의 저압축비 모드로 작동될 때의 단면도,1 is a cross-sectional view when the compression ratio variable spark plug according to the present invention is operated in a low compression ratio mode in a high load operating region of an engine;

도 2는 본 발명에 따른 압축비 가변형 스파크 플러그가 엔진의 저부하 운전 영역에서의 고압축비 모드로 작동될 때의 단면도이다.2 is a cross-sectional view when the compression ratio variable spark plug according to the present invention is operated in the high compression ratio mode in the low load operating region of the engine.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

1-스파크 플러그 2-접지 전극1-spark plug 2-ground electrode

3-중심 전극 4-빈 공간3-center electrode 4-empty space

5-피스톤 6-스프링5-piston 6-spring

7-오일챔버7-Oil Chamber

Claims (4)

중심 전극(3)을 감싸는 애자(3a)와 실린더블록에 장착되는 접지 전극(2)의 나사부(2a) 사이에 엔진의 연소실과 연통하는 빈 공간(4)이 형성되고, 상기 빈 공간(4)을 메우거나 확장시키는 피스톤(5)이 스프링(6)과 오일압력에 의해 이동되게 설치된 압축비 가변형 스파크 플러그.An empty space 4 is formed between the insulator 3a surrounding the center electrode 3 and the threaded portion 2a of the ground electrode 2 mounted to the cylinder block to communicate with the combustion chamber of the engine, and the empty space 4 Compression ratio variable spark plug is installed to move the piston (5) to fill or expand the spring by the (6) and oil pressure. 청구항 1에 있어서, 상기 나사부(2a)가 형성된 스파크 플러그 하우징(1a)의 내부에는 상기 피스톤(5)이 이동가능하게 삽입되고, 상기 피스톤(5)의 외주면과 상기 하우징(1a) 내주면 사이에 상기 피스톤에 상기 오일압력을 가하는 오일챔버(7)가 형성된 것을 특징으로 하는 압축비 가변형 스파크 플러그.The method of claim 1, wherein the piston (5) is movably inserted into the spark plug housing (1a) in which the threaded portion (2a) is formed, and between the outer peripheral surface of the piston 5 and the inner peripheral surface of the housing (1a) Compression ratio variable spark plug, characterized in that the oil chamber (7) for applying the oil pressure to the piston is formed. 청구항 2에 있어서, 상기 피스톤(5)의 상부에 스프링시트(5a)가 일체로 형성되어 상기 스프링(6)이 안착되고, 상기 스프링시트(5a)에는 하방으로 돌출한 스톱퍼(5b)가 일체로 형성되며, 상기 스톱퍼(5b)가 닿아서 상기 피스톤(5)의 하강 운동을 저지하는 스톱퍼면(1b)이 상기 하우징의 내부에 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 압축비 가변형 스파크 플러그.The method according to claim 2, wherein the spring seat (5a) is integrally formed on the upper portion of the piston (5), the spring (6) is seated, the stopper (5b) protruding downward to the spring seat (5a) is integrally And a stopper surface (1b) which protrudes inside the housing, the stopper surface (1b) of which the stopper (5b) touches and prevents the downward movement of the piston (5). 청구항 3에 있어서, 상기 오일챔버(7)에는 오일을 공급하거나 드레인시키는 오일공급/드레인수단과, 차속과 노크 여부 및 엔진의 부하를 감지하여 상기 오일공 급/드레인수단을 제어하는 제어수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 압축비 가변형 스파크 플러그.The oil chamber 7 further includes oil supply / drain means for supplying or draining oil, and control means for controlling the oil supply / drain means by sensing a vehicle speed and knock and an engine load. Compression ratio variable spark plug, characterized in that provided.
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